实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展的基本方针,可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。2006年1月1日《可再生能源法》正式实施,地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一,同时也是最利于与太阳能供热系统相结合的系统形式,近年来在国内得到了日益广泛的应用。由于可再生能源应用普遍受地域气候条件的限制,而相比而言,土壤源作为浅层地热资源受气候条件的影响较小,因此土壤源热泵具有应用范围大、适用对象广的特点,目前在全国范围内基本均有示范工程项目。国内外研究学者针对土壤源热泵地下换热器的换热性能进行了大量试验研究,形成了多种地下换热器传热模型。不过由于我国与北美、欧洲等地区的气候地质状况存在一定的差异性,使得现有的国外地下换热器传热模型在国内的应用受到了限制。目前针对我国地质特征的地下换热器传热模型研究较少,我国现行的《地源热泵系统工程技术规范(GB50366-2005)》规范中提出了一种地下换热器传热模型计算方法,但此方法计算繁琐,很多因素未在规范中进行明确交待,导致工程应用性不强,本论文针对此算法的应用开展了相应的研究。另外,由于垂直深埋U型管式土壤源热泵具有占地面积少、可用范围广、灵活性较高、恒温效果好、换热效率高、维护费用低等优势,日益流行。不过,国内目前对地下换热器的研究大多集中在50m以内的埋深,对工程中常用100m埋深的地下换热器实验研究很少。因此,本论文同时开展了针对100m埋深的地下换热器测试方法的研究。本论文主要针对上面提出的两个问题,开展了如下两方面的研究:1)通过对规范中的计算方法进行研究,提出一种在工程应用中切实可行的技术思路,并编制一套工程实用性较强的计算软件,以方便设计者依据规范对地下换热器进行设计,有利于规范的推行。2)结合规范中的测试研究方法,对100m埋深的地源热泵系统进行实测研究,并将实测数据与计算数据进行对比,验证计算的准确性,这有利于获得较准确的地下换热器换热能力测试结果,对工程应用具有一定的指导性。本论文以这两方面为核心展开研究,其中第二、三、四章为主体章节。第二章为实验平台的搭建,论文中详细地介绍了实验测试内容以及整个平台的搭建过程,并在最后进行了总结,为土壤源热泵施工提供了一定的建设性意见。第三章为实验测试,具体介绍了实验方案及整个冬夏季的实验过程。在冬夏季工况下,通过对单、双U形管的运行测试,发现都存在一个最优的设计工况。对比冬夏季不同埋管形式的最优工况点,存在一定的差异,最优工况点是一个范围区间,对于双U形工况,最优工况点出现在管内流速为0.7~0.8m/s之间,单U形工况,最优工况点出现在管内流速为0.9~1.2m/s之间。同时,采用复化积分自动控制误差算法,成功求解出地层热阻中涉及的指数积分公式。第四章为软件的编制,主要介绍原始地温模型、地下换热器换热量和地埋管长度模型以及地埋管阻力模型的计算方法,并采用C#语言对各模型进行软件开发。对比计算与实测结果,发现两者的误差较小。由于软件运行简洁、可靠,有利于我国地源热泵技术规范中地下换热器设计方法的推广,为地源热泵设计人员提供便捷的设计工具。